AQS源码解析—简介 & 内部核心结构

AQS内部结构

简介

• AbstractQueuedSynchronizer：AQS，抽象队列同步器。主要是为了解决线程锁竞争的问题。

• AQS 原理图如下，其本质是一个双向链表/队列

  

• 多线程抢锁内部数据结构，如下

  

核心内部类Node

    static final class Node {// 枚举：共享模式static final Node SHARED = new Node();// 枚举：独占模式static final Node EXCLUSIVE = null;/** 下面的这几个int类型的常量表示节点的状态值*/// 表示当前节点处于取消状态static final int CANCELLED =  1;// 表示当前节点需要唤醒它的后继节点，(signal表示的其实是后继节点的状态，需要当前节点去唤醒它...)static final int SIGNAL    = -1;// ReentrantLock没有用到 等待队列(Condition)中的节点状态为 -2static final int CONDITION = -2;// ReentrantLock没有用到 只在CountDownLatch中的doReleaseShared这个方法中会切换到这个状态static final int PROPAGATE = -3;/** 表示node的状态，可选值(0, SIHGNAL(-1), CANCLLED(1), CONDITION(-2), PROPAGATE(-3)) ReentrantLock中只用到了前三个值* waitStatus = 0 默认状态* waitStatus > 0 取消状态* waitStatus = -1 表示当前Node如果是head节点时 释放锁之后需要唤醒后继节点*/volatile int waitStatus;/** 因为node需要构建成 fifo 队列，所以需要当前节点的前继节点和后继节点*/// Node的前继节点volatile Node prev;// Node的后继节点volatile Node next;// Node内部封装的线程volatile Thread thread;// ReentrantLock没有用到，在Condition条件队列中使用。Node nextWaiter;// 是否是共享模式final boolean isShared() {return nextWaiter == SHARED;}/** 判断当前节点是有有前驱节点，有的话返回，没有的话则抛出异常*/final Node predecessor() throws NullPointerException {Node p = prev;if (p == null)throw new NullPointerException();elsereturn p;}// 建立初始头部或SHARED标记Node() { }// addWaiter使用的构造方法Node(Thread thread, Node mode) {// 把共享模式还是互斥模式存储到nextWaiter这个字段里面了this.nextWaiter = mode;this.thread = thread;}// addConditionWaiter使用的构造方法Node(Thread thread, int waitStatus) {// 等待的状态，在Condition中使用this.waitStatus = waitStatus;this.thread = thread;}     }

双向链表结构，节点中保存着当前线程、前一个节点、后一个节点以及线程的状态等信息。

核心属性

 	// 队列头结点，任何时刻头结点对应的线程都是当前持锁线程private transient volatile Node head;// 阻塞队列的尾节点(阻塞队列不包含 头结点，head.next -> tail 认为是阻塞队列)private transient volatile Node tail;/** 核心属性：表示资源* 独占模式下：0表示未加锁，>0表示加锁状态*/private volatile int state;

定义了一个状态变量和一个队列，状态变量用来控制加锁解锁，队列用来放置等待的线程。

注意：这几个变量都要使用 volatile 关键字来修饰，因为是在多线程环境下操作，要保证它们的值修改之后对其它线程立即可见。

这几个变量的修改是直接使用的 Unsafe 这个类来操作的：

    // 获取Unsafe类的实例，注意这种方式仅限于jdk自己使用，普通用户是无法这样调用的private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();// 状态变量state的偏移量private static final long stateOffset;// 头节点的偏移量private static final long headOffset;// 尾节点的偏移量private static final long tailOffset;// 等待状态的偏移量（Node的属性）private static final long waitStatusOffset;// 下一个节点的偏移量（Node的属性）private static final long nextOffset;static {try {// 获取state的偏移量stateOffset = unsafe.objectFieldOffset(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));// 获取head的偏移量headOffset = unsafe.objectFieldOffset(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));// 获取tail的偏移量tailOffset = unsafe.objectFieldOffset(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));// 获取waitStatus的偏移量waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset(Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));// 获取next的偏移量nextOffset = unsafe.objectFieldOffset(Node.class.getDeclaredField("next"));} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }}// 调用Unsafe的方法原子更新stateprotected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);}

父类属性

AQS 还用到了其父类 AbstractOwnableSynchronizer 的一些属性：

    /** 继承父类的属性* 独占模式下：表示当前持有锁的线程*/private transient Thread exclusiveOwnerThread;

参考

• 视频参考
  • b站_小刘讲源码付费课
• 文章参考
  • shstart7_AQS源码解析2.内部核心结构与lock过程
  • 兴趣使然的草帽路飞_AQS源码探究_02 AQS简介及属性分析
  • 肆华_AQS阅读理解